Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới giáo dục toàn diện, Nghị quyết Trung ương 2 khóa VII đã xác định yêu cầu "đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền đạt một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học". Luật Giáo dục cũng quy định phương pháp giáo dục phổ thông phải "phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động của học sinh", bồi dưỡng phương pháp tự học và rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Từ định hướng chính sách này, tác giả nhận thấy lý thuyết kiến tạo (LTKT) — vốn đã phổ biến ở nhiều quốc gia nhưng chưa được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam — là một hướng đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) phù hợp với đặc thù môn Vật lí ở trường phổ thông.

Chương "Chất khí" trong chương trình Vật lí 10 chuẩn được chọn làm bối cảnh thực nghiệm bởi nội dung chương vừa có giá trị lý thuyết, vừa gắn liền với các hiện tượng thực tiễn, phù hợp để tổ chức dạy học theo quan điểm kiến tạo.

Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu vận dụng lý thuyết kiến tạo vào quá trình dạy học chương "Chất khí" Vật lí 10 Cơ bản nhằm nâng cao chất lượng dạy học.

Đối tượng nghiên cứu:

  • Kiến thức chương "Chất khí" thuộc phần Nhiệt học — Vật lí 10 Cơ bản.
  • Hoạt động dạy và học trong chương "Chất khí" theo phương pháp lý thuyết kiến tạo.
  • Học sinh lớp 10 trường THPT Trần Cao Vân, thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam.

Phạm vi nghiên cứu: Dạy học theo phương pháp kiến tạo trong chương "Chất khí" Vật lí lớp 10 theo chương trình chuẩn, tại trường THPT Trần Cao Vân, TP. Tam Kỳ, trong học kỳ II năm học 2016–2017.


Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết

Khóa luận xây dựng khung lý luận từ các nguồn lý thuyết sau:

  • Tâm lý học nhận thức của J. Piaget: Ba quá trình cơ bản — đồng hóa, điều ứng và cân bằng — là nền tảng tâm lý của LTKT. Đồng hóa giúp người học vận dụng cái đã biết vào tình huống mới; điều ứng xảy ra khi kiến thức cũ không đủ để giải quyết tình huống mới; cân bằng là sự điều chỉnh giữa hai quá trình trên.
  • Tâm lý học L. Vygotsky: Học sinh học các khái niệm khoa học thông qua mâu thuẫn giữa quan niệm hằng ngày và khái niệm chuẩn mực, đồng thời phải tự kiến tạo sự hiểu biết trong tương tác xã hội — nền tảng của kiến tạo xã hội.
  • Các luận điểm của Von Glasersfeld (nhà triết học người Đức, sinh 1917): Năm luận điểm cơ bản, trong đó nổi bật: tri thức được tạo nên một cách tích cực bởi chủ thể nhận thức; nhận thức là quá trình thích nghi và tổ chức lại thế giới quan; học là quá trình mang tính xã hội; học sinh đạt kiến thức mới theo chu kì Dự báo → Kiểm nghiệm → Thất bại → Thích nghi → Kiến thức mới.
  • Phân loại kiến tạo của Paul Ernest: Kiến tạo cơ bản (nhấn mạnh vai trò tự lực cá nhân) và kiến tạo xã hội (nhấn mạnh tương tác trong cộng đồng học tập); hai nhánh này bổ sung cho nhau trong tổ chức dạy học.
  • Các công trình trong nước: Những vấn đề cơ bản về chương trình và quá trình dạy học — Nguyễn Hữu Châu (2005); Dạy học và phương pháp dạy học trong nhà trường — Phan Trọng Ngọ (2005); Lý thuyết kiến tạo, một hướng phát triển mới của lý luận dạy học hiện đại — Bùi Gia Thịnh (1995); Tiếp cận kiến tạo khoa học trong dạy học khoa học theo mô hình tương tác — Nguyễn Phương Hồng (1997); Phương pháp dạy học truyền thống và hiện đại — Thái Duy Tuyên (2008).
  • Các tiến trình dạy học kiến tạo phương Tây được tổng hợp từ: Nossbaum & Novick (3 bước); Lawson (3 bước); Cosgrove & Osborne (4 bước); nhóm CLIS — Children's Learning in Science (sơ đồ vòng tròn); Guy Robardet & Jean Claude (sơ đồ giả thuyết — thực nghiệm kiểm tra).
  • Tiến trình trong nước: Nguyễn Quang Lạc (3 bước); Dương Bạch Dương (5 bước).

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng kết hợp bốn phương pháp:

Phương pháp Nội dung cụ thể
Nghiên cứu lý luận Phân tích tài liệu lý luận dạy học; nghiên cứu chương trình, SGK, sách giáo viên, sách bài tập
Điều tra, khảo sát thực tế Dự giờ, trao đổi với giáo viên, sử dụng phiếu kiểm tra tại trường THPT Trần Cao Vân
Thực nghiệm sư phạm Thực nghiệm có đối chứng; lớp TN (10/2) dạy theo LTKT; lớp ĐC (10/4) dạy truyền thống
Thống kê toán học Thống kê mô tả và thống kê kiểm định: tần số, tần suất, tần suất tích lũy, trung bình cộng, phương sai, độ lệch chuẩn, hệ số biến thiên

Nguồn dữ liệu: Kết quả bài kiểm tra 15 phút sau thực nghiệm của hai nhóm (lớp TN: n = 38; lớp ĐC: n = 37) tại trường THPT Trần Cao Vân, học kỳ II năm học 2016–2017.


Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của lý thuyết kiến tạo trong dạy học ở trường phổ thông

Chương 1 hệ thống hóa toàn bộ cơ sở lý luận của LTKT. Tác giả trình bày khái niệm LTKT, cơ sở tâm lý học (Piaget), cơ sở triết học (nhận thức luận Mác–Lênin), và năm luận điểm của Von Glasersfeld làm nền tảng cho mô hình dạy học kiến tạo.

Tiếp theo, tác giả phân biệt hai nhánh lý thuyết — kiến tạo cơ bản và kiến tạo xã hội — trình bày ưu nhược điểm của từng nhánh. Kiến tạo cơ bản đề cao vai trò tự lực cá nhân nhưng dễ dẫn đến sự cô lập trong nhận thức và thiếu tính xã hội. Kiến tạo xã hội khắc phục hạn chế đó thông qua tương tác, tranh luận trong cộng đồng, nhưng nếu quá thiên về yếu tố xã hội thì vai trò của chủ thể nhận thức bị mờ nhạt.

Chương này xác định rõ vai trò của giáo viên trong dạy học kiến tạo: tạo không khí học tập, tổ chức tranh luận, làm trọng tài, giúp học sinh phát hiện và tự khắc phục quan niệm sai lệch. Học sinh được yêu cầu chủ động bộc lộ quan điểm, tham gia thảo luận và tự điều chỉnh kiến thức sau khi tiếp nhận tri thức mới.

Phần cuối chương tổng hợp các tiến trình dạy học kiến tạo của nhiều tác giả trong và ngoài nước, từ đó đề xuất tiến trình dạy học kiến tạo riêng phù hợp với đặc thù môn Vật lí ở trường phổ thông, bao gồm khâu chuẩn bị chi tiết: xác định mục tiêu, dự đoán quan niệm sai của học sinh, xây dựng phương án dạy học, chuẩn bị thiết bị thí nghiệm và câu hỏi kiểm tra—đánh giá.

Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương "Chất khí" theo lý thuyết kiến tạo nhằm nâng cao chất lượng dạy học Vật lí

Chương 2 trình bày mục tiêu dạy học tổng quát của chương "Chất khí" gồm bốn nội dung chính: cấu tạo phân tử chất khí; ba định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt, Sác-lơ, Gay Luy-xác và phương trình trạng thái; phương trình Cla-pê-rôn-Men-đê-lê-ép; khái niệm khí lý tưởng và nhiệt độ tuyệt đối.

Tác giả phân tích cấu trúc nội dung chương theo sơ đồ quan hệ logic giữa các bài: Bài 28 (Thuyết động học phân tử chất khí. Cấu tạo chất), Bài 29 (Định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt), Bài 30 (Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ), Bài 31 (Phương trình trạng thái của khí lý tưởng) và tiết bài tập.

Phần trọng tâm của chương là thiết kế giáo án minh họa cho Bài 30 — Quá trình đẳng tích. Tiến trình dạy học được tổ chức thành bốn hoạt động: (1) Tìm hiểu quá trình đẳng tích (5 phút) — học sinh nhắc lại quá trình đẳng nhiệt và từ đó suy ra khái niệm quá trình đẳng tích; (2) Tìm hiểu định luật Sác-lơ (20 phút) — học sinh đề xuất phương án thí nghiệm, quan sát số liệu thực nghiệm đo P và T, xử lý tỉ số P/T, tự phát biểu định luật; (3) Tìm hiểu đường đẳng tích (8 phút) — vẽ đồ thị trong hệ tọa độ (p, T) và so sánh đường đẳng tích ứng với các thể tích khác nhau; (4) Củng cố và vận dụng (7 phút) — hoạt động nhóm hoàn thành phiếu học tập với bài tập cụ thể về định luật Sác-lơ.

Tác giả kết luận rằng nội dung chương "Chất khí" gắn liền với thực tiễn, phù hợp với tổ chức dạy học kiến tạo, đặc biệt với các giờ lý thuyết có quan niệm sai phát sinh từ kinh nghiệm sống hằng ngày.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày toàn bộ quá trình và kết quả thực nghiệm sư phạm. Mẫu được chọn từ trường THPT Trần Cao Vân: lớp 10/2 (nhóm TN, n = 38) và lớp 10/4 (nhóm ĐC, n = 37), có trình độ và chất lượng tương đương nhau dựa trên kết quả học tập học kỳ I.

Lớp TN được dạy theo giáo án LTKT do tác giả soạn; lớp ĐC được giáo viên dạy theo phương pháp truyền thống. Tiết dạy thực nghiệm là Bài 30 — Quá trình đẳng tích. Sau thực nghiệm, cả hai lớp làm bài kiểm tra 15 phút để đánh giá mức độ lĩnh hội và vận dụng kiến thức.

Kết quả được xử lý bằng thống kê toán học (tần số, tần suất, tần suất tích lũy, trung bình cộng, phương sai, độ lệch chuẩn, hệ số biến thiên) và biểu diễn qua bốn bảng số liệu kèm biểu đồ và đồ thị tương ứng.


Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

Kết quả bài kiểm tra sau thực nghiệm cho thấy sự khác biệt rõ ràng giữa hai nhóm:

Chỉ tiêu Lớp ĐC (n = 37) Lớp TN (n = 38)
Điểm trung bình $\bar{X}$ 5.048 Cao hơn lớp ĐC
Tỉ lệ HS xếp loại Kém 2.79% 0%
Phân phối tần suất cao nhất Điểm 4 và 5 (18.92%) Điểm 8 (26.32%)
Tỉ lệ HS đạt điểm 9–10 2.__ % 5.23% (cao hơn)
Tần suất tích lũy bắt đầu Từ điểm 2 Từ điểm 3
Hệ số biến thiên V Lớn hơn Nhỏ hơn (V_TN < V_ĐC)

[!NOTE] Một phần số liệu cụ thể trong bảng tổng hợp tham số thống kê (Bảng 3.5) và bảng phân loại học lực (Bảng 3.4) không được trình bày đầy đủ trong bản fulltext được cung cấp. Các số liệu ở bảng trên chỉ được trích xuất từ phần nhận xét văn bản ghi rõ.

Về mặt định tính, lớp TN có giờ học sôi nổi hơn, học sinh chủ động tham gia các hoạt động học tập, hứng thú với thí nghiệm và tự xây dựng kiến thức dưới sự hướng dẫn của giáo viên. Khả năng tư duy, lập luận và đưa ra phương án thí nghiệm của học sinh lớp TN đa dạng và sáng tạo hơn. Lớp ĐC chủ yếu vẫn theo hướng giáo viên truyền đạt, học sinh ghi chép thụ động.

Giải pháp và kiến nghị tác giả đề xuất

Tác giả đề xuất áp dụng tiến trình dạy học kiến tạo với khâu chuẩn bị là quan trọng nhất, đặc biệt việc dự đoán quan niệm sai của học sinh trước giờ dạy. Giáo viên cần: ôn tập kiến thức cũ có liên quan; sử dụng phép tương tự để dẫn nhập kiến thức mới; tạm thời chấp nhận ý kiến sai của học sinh thay vì bác bỏ ngay, để học sinh tự nhận ra sai lầm thông qua hoạt động nhận thức; đảm bảo điều kiện trang thiết bị thí nghiệm.

Đóng góp của đề tài

  • Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận của việc tổ chức dạy học theo phương pháp LTKT trong môn Vật lí.
  • Thiết kế tiến trình dạy học một số bài trong chương "Chất khí" thuộc phần Nhiệt học Vật lí 10 Cơ bản theo quan điểm kiến tạo.
  • Cung cấp bằng chứng thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Trần Cao Vân về hiệu quả của LTKT trong việc nâng cao kết quả học tập và hứng thú học tập của học sinh lớp 10.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Tác giả nêu hướng phát triển trong phần Kết luận và Kiến nghị nhưng không trình bày chi tiết trong phần fulltext được cung cấp. Dựa trên phạm vi nghiên cứu, có thể xác định một số giới hạn nội tại của đề tài:

  • Thực nghiệm chỉ được tiến hành tại một trường (THPT Trần Cao Vân), trên hai lớp với tổng số 75 học sinh, trong một tiết dạy thực nghiệm chính (Bài 30), nên tính đại diện còn hạn chế khi mở rộng ra các địa bàn khác.
  • Đề tài chỉ thiết kế giáo án minh họa chi tiết cho một bài trong chương; các bài còn lại (Bài 28, 29, 31 và tiết bài tập) mới dừng ở mức phân tích mục tiêu và cấu trúc nội dung.
  • Công cụ đánh giá chỉ là bài kiểm tra 15 phút sau thực nghiệm, chưa có đánh giá theo dõi dài hạn về mức độ lưu giữ kiến thức.
  • Theo tác giả, hướng phát triển tiếp theo là mở rộng áp dụng LTKT sang các chương và bài học khác của môn Vật lí ở trường phổ thông.

Giá trị tham khảo

Khóa luận này phù hợp để tham khảo cho các đối tượng sau:

  • Sinh viên ngành Sư phạm Vật lí đang học học phần Lý luận và PPDH Vật lí, đặc biệt khi cần tìm hiểu về các phương pháp dạy học tích cực và cách thiết kế giáo án theo hướng lấy người học làm trung tâm.
  • Sinh viên thực tập sư phạm tại các trường THPT có thể tham khảo cách thiết kế tiến trình dạy học theo từng hoạt động cụ thể, bao gồm phiếu học tập và câu hỏi kiểm tra đánh giá cho chương Nhiệt học Vật lí 10.
  • Giáo viên Vật lí THPT quan tâm đến việc vận dụng LTKT trong thực tiễn dạy học có thể tham khảo tiến trình dạy học được đề xuất trong Chương 1 và giáo án minh họa bài Quá trình đẳng tích ở Chương 2.
  • Sinh viên làm khóa luận tốt nghiệp về đề tài thực nghiệm sư phạm trong các môn khoa học tự nhiên có thể tham khảo quy trình chọn mẫu, tổ chức thực nghiệm có đối chứng và xử lý số liệu bằng thống kê toán học ở Chương 3.

Phần đáng tham khảo nhất là Chương 1 (tổng hợp hệ thống về LTKT và các tiến trình dạy học của nhiều tác giả) và Chương 3 (quy trình đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm bằng các bảng thống kê mô tả).


Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận đề xuất tiến trình dạy học kiến tạo môn Vật lí theo mấy bước, và khâu nào được xác định là quan trọng nhất?

Tiến trình dạy học kiến tạo trong môn Vật lí ở trường phổ thông do tác giả đề xuất bắt đầu từ khâu chuẩn bị — được xác định là "quan trọng nhất, quyết định sự thành công hoặc thất bại của bài giảng". Khâu này bao gồm: xác định mục tiêu bài học, dự đoán quan niệm sai lệch của học sinh, xây dựng phương án dạy học (gồm chuẩn bị thí nghiệm, dự kiến câu hỏi—câu trả lời, tổ chức nhóm, trình tự ghi bảng, nội dung kiểm tra—đánh giá).

2. Tiến trình dạy học bài Quá trình đẳng tích được thiết kế như thế nào để học sinh tự xây dựng định luật Sác-lơ?

Tác giả tổ chức hoạt động tìm hiểu định luật Sác-lơ trong 20 phút theo trình tự kiến tạo: học sinh được hỏi về mối liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ khi thể tích không đổi, sau đó được yêu cầu đề xuất phương án thí nghiệm để xác định quy luật đó. Học sinh thảo luận dụng cụ cần thiết (bình kín, áp kế, nhiệt kế), quan sát số liệu thực nghiệm (bảng P và T), xử lý tỉ số P/T để nhận ra P/T = hằng số, và tự phát biểu định luật. Giáo viên thông báo thêm rằng Sác-lơ và nhiều nhà khoa học đã tiến hành nhiều thí nghiệm và xác nhận hằng số này phụ thuộc vào khối lượng và thể tích khí.

3. Sự khác biệt giữa lớp thực nghiệm (10/2) và lớp đối chứng (10/4) thể hiện như thế nào qua bài kiểm tra sau thực nghiệm?

Lớp TN (n = 38) không có học sinh nào bị điểm dưới 3, tỉ lệ học sinh đạt điểm 8 là cao nhất (26.32%), tỉ lệ đạt điểm 9–10 là 5.23%. Lớp ĐC (n = 37) có học sinh bị điểm 2 (2.26%), tập trung nhiều ở điểm 4 và 5 (18.92%), tỉ lệ đạt điểm 9–10 thấp hơn lớp TN. Đường phân phối tần suất tích lũy của lớp TN nằm phía dưới đường của lớp ĐC, nghĩa là lớp TN có tỉ lệ học sinh đạt từng mức điểm trở xuống thấp hơn — tức kết quả tổng thể cao hơn.

4. Kiến tạo cơ bản và kiến tạo xã hội khác nhau như thế nào, và khóa luận khuyến nghị áp dụng theo hướng nào?

Kiến tạo cơ bản (dựa trên Piaget) đề cao vai trò tự lực của cá nhân trong quá trình đồng hóa và điều ứng, nhưng có nhược điểm là đặt học sinh vào trạng thái cô lập, kiến thức thiếu tính xã hội. Kiến tạo xã hội (dựa trên Vygotsky) bổ sung bằng cách nhấn mạnh sự tương tác, tranh luận trong cộng đồng như là động lực phát triển trí tuệ, nhưng nếu thiên lệch quá mức thì vai trò chủ thể cá nhân bị mờ nhạt. Khóa luận khuyến nghị kết hợp cả hai: giáo viên cần tạo điều kiện để mỗi học sinh tự khám phá (kiến tạo cơ bản) đồng thời xây dựng môi trường trao đổi, thảo luận nhóm (kiến tạo xã hội).

5. Tại sao nội dung chương "Chất khí" được tác giả đánh giá là phù hợp để áp dụng dạy học kiến tạo, và bài nào được khuyến nghị ưu tiên sử dụng phương pháp này?

Tác giả kết luận rằng nội dung chương "Chất khí" phần lớn gắn liền với cuộc sống và được ứng dụng trong thực tiễn, tạo điều kiện cho giáo viên xây dựng các tình huống học tập có ý nghĩa liên quan đến kiến thức vốn có của học sinh. Các thí nghiệm kiểm chứng trong chương đơn giản, dễ thực hiện và có thể bác bỏ trực tiếp những quan niệm sai. Tác giả khuyến nghị đặc biệt nên sử dụng PPDH theo LTKT cho "những giờ lý thuyết đối với những quan niệm sai có nguồn gốc từ những kinh nghiệm trong cuộc sống", trong đó bài Quá trình đẳng tích (Bài 30) được thiết kế giáo án chi tiết nhất trong khóa luận.


Kết luận

Khóa luận của Nguyễn Thị Thu Sương hệ thống hóa cơ sở lý luận của lý thuyết kiến tạo trong dạy học Vật lí và vận dụng cụ thể vào chương "Chất khí" Vật lí 10 Cơ bản thông qua thiết kế giáo án và thực nghiệm sư phạm có đối chứng tại trường THPT Trần Cao Vân, TP. Tam Kỳ. Kết quả kiểm tra sau thực nghiệm cho thấy nhóm học theo LTKT (lớp 10/2, n = 38) đạt kết quả học tập cao hơn nhóm đối chứng (lớp 10/4, n = 37) trên các chỉ số điểm trung bình, tỉ lệ học lực Khá–Giỏi, và hệ số biến thiên. Đề tài đóng góp một minh chứng thực nghiệm và bộ tài liệu thiết kế dạy học có thể tham khảo cho giáo viên Vật lí THPT và sinh viên sư phạm quan tâm đến đổi mới PPDH theo hướng lấy người học làm trung tâm.